高考申論題
110年
[自然保育] 普通生物學(包括分類學)
第 一 題
📖 題組：
北美的美洲野牛（American bison）數量曾經多達千萬頭以上，但在大量獵捕壓力下，十九世紀末期只餘數千頭。而在各方努力下，至今族群漸漸回復到 40 萬頭以上，然而許多生物學家擔心美洲野牛族群受到瓶頸效應（bottleneck effect）影響。此外在黃石公園的族群（YNP）從 1900 年代的 46 頭，成長到至今日的 3500 頭。但在德州的族群（TSBH）於 1897 年有 36 頭，雖也受到保護，但到今天仍然只有不到 50 頭美洲野牛，同時發現該族群中雄性個體精蟲活動力和雌性受孕生育率都較其他地方低。利用微衛星體多型性研究美洲野牛族群發現，在德州的 TSBH 族群的等位基因平均數為 2.5，較黃石公園的 YNP 族群中平均 5 個等位基因少了約一半。
北美的美洲野牛（American bison）數量曾經多達千萬頭以上，但在大量獵捕壓力下，十九世紀末期只餘數千頭。而在各方努力下，至今族群漸漸回復到 40 萬頭以上，然而許多生物學家擔心美洲野牛族群受到瓶頸效應（bottleneck effect）影響。此外在黃石公園的族群（YNP）從 1900 年代的 46 頭，成長到至今日的 3500 頭。但在德州的族群（TSBH）於 1897 年有 36 頭，雖也受到保護，但到今天仍然只有不到 50 頭美洲野牛，同時發現該族群中雄性個體精蟲活動力和雌性受孕生育率都較其他地方低。利用微衛星體多型性研究美洲野牛族群發現，在德州的 TSBH 族群的等位基因平均數為 2.5，較黃石公園的 YNP 族群中平均 5 個等位基因少了約一半。
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
試問何謂瓶頸效應？它在族群遺傳多樣性上會造成什麼影響？（6 分）
思路引導 VIP
看到「瓶頸效應」，應立即聯想到族群遺傳學中的「遺傳漂變（Genetic drift）」。答題時需先精確定義其成因（非選擇性因素導致族群劇減），接著分點論述其對遺傳多樣性的負面影響（如等位基因流失、近交衰退），並適度對應題目中的野牛生育率低下與等位基因數減少等實例來佐證學理。
小題 (二)
族群的遺傳多樣性指標之一為等位基因的數目，就理論而言，等位基因數高低在遺傳和生存上有何優劣之處？這個結果和理論預測是否相符？（6 分）
思路引導 VIP
作答時應先聯想族群遺傳學（Population Genetics）中的核心概念：遺傳多樣性（Genetic diversity）、瓶頸效應（Bottleneck effect）及近交衰退（Inbreeding depression）。接著分別論述等位基因多寡在演化適應及遺傳負載上的優缺點，最後將理論套用於德州 TSBH 族群的生殖障礙現象進行印證。
小題 (三)
有學者因上述結果建議，應對不同小族群間進行人工交配。然而也有學者發現德州的美洲野牛族群可能因早期的育種實驗，而帶有當地安格斯牛的基因。從保育生物學的角度來看，進行美洲野牛族群間的人工交配優缺點為何？（8 分）
思路引導 VIP
考生看到此題應先從「保育遺傳學」的角度切入，思考小族群面臨的「近交衰退」問題，並以此推論人工交配可帶來的「基因救援」效應（優點）。同時，必須敏銳捕捉題目中「帶有當地安格斯牛的基因」以及「不同棲地（黃石與德州）」的線索，進而聯想到「基因污染」與「遠交衰退」的潛在風險（缺點）。